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光催化/光触媒是什么

时间:2013-10-18 22:32 作者:中国除甲醛网 点击

光催化光触媒
 
       光触媒PHOTOCATALYSIS是光 Photo=Light + 触媒(催化剂)catalyst的合成词。光触媒是一种在光的照射下,自身不起变化,却可以促进化学反应的物质,光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量,来产生催化作用,使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质,不仅能加速反应,亦能运用自然界的定侓,不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的"光合作用",吸收二氧化碳,利用光能转化为氧气及水。
概述
  光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料(二氧化钛比较常用),它涂布于基材表面,在光线的作用下,产生强烈催化降解功能:能有效地降解空气中有毒有害气体;能有效杀灭多种细菌,并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理;同时还具备除臭、抗污等功能。
简介
  光触媒是光+触媒(催化剂)的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称,是当前国际上治理室内环境污染的最安全的材料之一。光触媒,是一个外来词,起源于日本,由于日本文字写成“光触媒”,所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。顾名思义其为在光照环境下,介质材料产生正负电子荷,将空气分解为氢氧根离子,从而产生分解还原作用。其最具代表性材料为纳米级二氧化钛。
  光触媒在光的照射下,会产生类似光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,可杀灭细菌和分解有机污染物,把有机污染物分解成无污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它无害物质,因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。
  光触媒作为新材料应用,在中国已有九年历史,最早应用于2003年非典时期,中国唯一一例光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研究所完成,灭活率为100%。同时,在对各种空气污染物的净化上,对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明显的分解作用。
光触媒化学知识
  “触媒”在化学上称之为催化剂,光触媒就是光催化剂的意思,也就是说自然界中有一类物质在光照之下会起到催化作用,促使其他物质之间的化学反应得以进行。但是,作为催化剂本身并不参与化学反应,只是为其它物质之间的化学反应营造了一个反应条件。另外,这些化学反应的发生仅有催化剂还不够,还需要温度、相互接触等等其它一些条件才能进行。光触媒是一类化学工业广泛使用的原材料,种类繁多,其中包括氧化钛(TiO2),氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2),二氧化锆(ZrO2),硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体,他们一般是呈现粉末状固体。  纳米二氧化钛(TiO2)是一种半导体,分别具有锐钛矿(Anatase),金红石(Rutile)及板钛矿(Brookite)三种晶体结构,其中只有锐钛矿结构和金红石结构具有光催化特性。在化妆品、涂料、室内环保、食品添加剂等领域一般作为调色剂、物理防晒剂、光催化剂等使用。最显着的特点,二氧化钛是地球上白度最高的物质。纳米二氧化钛平均粒经10nm左右时,具有十分宝贵的光学性质。由于它的透明性和防紫外线能力高度统一,在防晒护肤、轿车面漆、高档涂料、油墨、塑料、精细陶瓷等方面获得了广泛的应用。  纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间,是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品,表现出许多特殊的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等,利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能,可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。 在橡胶、陶瓷、纺织、印染、国防工业领域具有广泛的应用。  纳米氧化锡(SnO2)是白色、淡黄色或淡灰色四方、六方或斜方晶系粉末,用于搪瓷和电磁材料,并用于制造乳白玻璃、锡盐、瓷着色剂、织物媒染剂和增重剂、钢和玻璃的磨光剂等。  纳米二氧化锆(ZrO2)呈高纯度白色粉末状,无臭、无味。低温时为单斜晶系,高温时为四方晶型。在1100℃以上形成四方晶体,在1900℃以上形成立方晶体。能溶于硫酸、氢氟酸、热的盐酸和硝酸中,也能溶于熔融的硫酸氢钾。相对密度ds=5.85,熔点2680℃,沸点4300℃。具有高的折射率(折射率2.2)和耐高温性。有良好的热化学稳定性、高温导电性和较高的高温强度和韧性,具有良好的机械、热学、电学、光学性质。其中HT-ZrO-01为单斜晶型,HT-ZrO-02为四方晶型。纳米氧化锆颗粒尺寸微小、是很稳定的氧化物,具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温的性能,可用于功能陶瓷和结构陶瓷,以及宝石材料。  纳米硫化镉(CdS)黄色或微黄色,广泛用于太阳能电池,半导体材料,可见光波段光电器件,自动照相机控制照度计,光导鼓,激光调制池,可见光探测器,激光窗口材料,红外双色探测器,光致发光,电致发光,阴级射线发光材料和颜料等的制造。
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